種植密度對玉米生理特性和產(chǎn)量構(gòu)成的影響

趙玉廷

(安徽省創(chuàng)富種業(yè)有限公司，安徽合肥 230031)

玉米是現(xiàn)在世界上三大經(jīng)濟作物之一，隨著世界人口的不斷增加及世界糧食產(chǎn)量的增速變緩[1]，人們在生產(chǎn)實踐中不斷探索玉米產(chǎn)量提高的方法，發(fā)現(xiàn)適宜的種植密度是玉米實現(xiàn)高產(chǎn)和超高產(chǎn)的重要措施之一[2]。國內(nèi)外專家在種植密度上作了大量研究。史向遠等[3]研究表明，在山西旱地條件下，在4.5萬～7.5萬株/hm2種植密度下，先玉335的產(chǎn)量隨著種植密度的逐漸增加呈先增加后降低的趨勢。Duvick D N[4]研究指出，美國在1930—2000年玉米品種的單株生產(chǎn)力差異不顯著，近幾十年來，美國玉米單產(chǎn)的增加近80%是通過種植密度的增加而實現(xiàn)的。通過前人對玉米種植密度的大量研究可以看出，在最適的范圍內(nèi)，產(chǎn)量最高，如果密度過高，產(chǎn)量也會降低。玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)是糧食安全的重要保障[5-6]。該試驗分析了種植密度對葉綠素相對含量、光合有效輻射、透光率和產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的影響，以期為玉米的大面積推廣種植提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1試驗材料與設(shè)計供試品種迪卡638由安徽科技學(xué)院玉米課題組收集提供。

試驗于2016年6—10月在安徽鳳陽雷達山種植基地進行。試驗采用裂區(qū)設(shè)計，設(shè)3個密度處理：a(5.25萬株/hm2)、b(6.00萬/株hm2)和c(6.75萬株/hm2)，3次重復(fù)，行距60 cm，株距分別為31.7、27.8、24.7 cm，小區(qū)寬3.6 m，長6.7 m，小區(qū)面積24.12 m2，6行區(qū)。

1.2測定項目和方法

1.2.1葉綠素含量(SPAD)的測定。運用浙江托普儀器有限公司生產(chǎn)的植物營養(yǎng)測定儀TYS-4N型分別在玉米拔節(jié)期、抽雄期、吐絲期、灌漿期、成熟期的晴天上午10：00至下午14：00，在迪卡638各生育時期選取5個代表性植株在其穗位葉進行標(biāo)記測定，每次測定均選擇被標(biāo)記植株上的被標(biāo)記的葉片。3次重復(fù)，求葉綠素相對含量的平均值[7]。

1.2.2光合有效輻射(PAR)和穗層透光率的測定。按呂麗華等[8]的測定方法于玉米抽雄期、吐絲期、灌漿期、成熟期晴朗天氣的上午10：00至下午14：00，用植物冠層分析儀ACCUPAR model LP-80測定穗層透光率。在行間按對角線方式測定，每隔2株進行測定并對測定后的植株進行標(biāo)記，各個時期測定的植株均為標(biāo)記植株。其中自然光強記為I0，穗部光強記為I1，重復(fù)測量15次，計算結(jié)果取其平均值[8-9]。透光率的計算公式如下：

透光率(Light transmittance rate)=I1/I0

1.2.3玉米產(chǎn)量構(gòu)成計產(chǎn)。玉米完全成熟后，全區(qū)收獲測產(chǎn)，并對全區(qū)玉米進行考種。按平均稱穗法，選出具有代表性的20個果穗，手工脫粒并分別稱取籽粒重和穗軸重，計算出籽率。同時測定穗長、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、粒重等產(chǎn)量構(gòu)成要素。

1.3數(shù)據(jù)處理與分析采用DPS7軟件用LSD法對數(shù)據(jù)進行顯著性檢驗分析。利用 Excel 2007軟件作圖和進行平均值處理。

2 結(jié)果與分析

2.1種植密度對不同生育時期SPAD和葉N含量的影響圖1表明，迪卡638在3種密度處理下葉綠素含量隨開花后生育期的推移呈先上升后下降的趨勢，且抽雄期>吐絲期>灌漿期>成熟期>拔節(jié)期，在b處理條件下抽雄期葉綠素含量達到3種處理條件下的最高值。不同密度處理下葉綠素含量變化趨勢存在差異，b、c處理間差異不顯著，與a處理間差異顯著。

由圖2可看出，迪卡638在3種處理條件下葉N含量隨著玉米生育進程推進呈先上升后下降的趨勢，且不同密度處理下葉N含量變化趨勢也存在差異，b、c處理間差異不顯著，與a處理間差異顯著，葉綠素相對含量和葉N相對含量隨著生育期的后移呈正相關(guān)。葉N含量在抽雄期值最大，且b處理葉N含量大于處理a和c，葉N含量差異幅度分別為13.7%、20.3%、16.3%。

圖1 密度對不同生育時期葉綠素相對含量的影響Fig.1 Effects of density on chlorophyll relative content at different growth stages

圖2 密度對不同生育時期葉N含量的影響Fig.2 Effects of density on leaf N content at different growth stages

2.2種植密度對不同生育時期PAR和穗層透光率的影響圖3中PAR的走勢隨著生育期的后移，呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢。圖4中穗層透光率總體上呈上升的趨勢。且2個圖中隨著種植密度的增加，PAR和穗層透光率在各個生育時期都表現(xiàn)出種植密度越大數(shù)值越小，PAR和穗層透光率與種植密度呈現(xiàn)負相關(guān)。圖3～4表明，吐絲期、灌漿期和成熟期迪卡638的PAR在3個處理間差異顯著，a>b>c，差異幅度為24.4%、17.3%、16.8%；透光率在3個處理間差異顯著，a>b>c，差異幅度為21.6%、9.58%、20.68%。抽雄期迪卡638的PAR在3個處理間差異顯著，b>a>c，差異幅度為20.2%；透光率在3個處理間差異顯著，b>a>c，差異幅度為14.1%。

圖3 不同生育時期不同密度下光合有效輻射走勢Fig.3 Trend of photosynthetic active radiation at different growth stages and densities

圖4 不同生育時期不同密度下穗層透光率走勢Fig.4 Trend of spike layer transmittance at different growth stages and densities

2.3種植密度對產(chǎn)量性狀的影響由表1可看出，隨著種植密度增加，迪卡638的穗長、穗粗、行粒數(shù)、千粒重下降，穗行數(shù)、出籽率和產(chǎn)量上升。迪卡638的產(chǎn)量在c處理密度(6.75萬株/hm2)下達到最大值8 044.6kg/hm2。在3種密度處理下，產(chǎn)量差異顯著，表現(xiàn)為處理c>處理b>處理a，差異幅度為24.9%。

3 討論

3.1種植密度對不同生育期對SPAD和葉N含量的影響該研究表明，迪卡638在3種密度處理下變化趨勢是葉綠素含量隨著生育進程的推進均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，該品種的葉綠素含量最大值出現(xiàn)在b處理的抽雄期，與前人研究存在差異，可能與試驗材料差異有關(guān)，即葉綠素含量變化趨勢與生育期相關(guān)。葉N含量與葉綠素相對含量呈正相關(guān)，說明葉N含量是衡量延緩葉衰老的一個重要參數(shù)。

表1 密度對迪卡638產(chǎn)量性狀的影響

3.2種植密度對不同生育期對PAR和穗層透光率的影響迪卡638在不同密度下的PAR和穗層透光率均隨著生育期的推進，呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢。不同種植密度下的PAR和穗層透光率有一定的相關(guān)性。隨著密度的增加，在一定范圍內(nèi)，低密度透光率高，高密度透光率低。

3.3種植密度對玉米產(chǎn)量性狀構(gòu)成的影響該試驗結(jié)果表明，在不同密度處理下迪卡638穗行數(shù)和出籽率呈增加的趨勢，行粒數(shù)、穗長、穗粗、千粒重下降，穗行數(shù)和行粒數(shù)差異顯著，表現(xiàn)為處理c>處理b>處理a，差異幅度分別為4.72%、5.23%，出籽率不顯著。隨著種植密度的增加產(chǎn)量也增加，在c處理密度下達到最大值8 044.6kg /hm2。在3種密度處理下，產(chǎn)量差異顯著，表現(xiàn)為處理c>處理b>處理a，差異幅度為24.9%。

4 結(jié)論

前人研究表明，不同作物群體冠層結(jié)構(gòu)對光的吸收能力不同，光合產(chǎn)物的積累量也不同，合理的冠層是構(gòu)建高產(chǎn)群體的前提基礎(chǔ)[10-11]。隨著種植密度的增加，群體葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累和冠層光截獲量均呈現(xiàn)增高的趨勢[12]。該研究表明，不同密度下的PAR和穗層透光率均隨著生育期的推進，呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，只有在最適當(dāng)?shù)拿芏确秶?，才能獲得更多的產(chǎn)量。從大多數(shù)的研究來看，葉綠素含量與葉片光合機能大小具有密切關(guān)系，而且與光合速率呈現(xiàn)正相關(guān)[13]。葉綠素含量隨種植密度的增加有所下降，中上部葉片間差異顯著。

種植密度會對穗長、穗粗、行粒數(shù)、穗粒數(shù)和產(chǎn)量產(chǎn)生影響，因此，合理密植是提高產(chǎn)量的重要舉措。密度過高，群體透光率低，密度過低，葉面積指數(shù)低。在該試驗5.25萬～6.75萬株/hm2條件下，迪卡638的種植密度與產(chǎn)量呈正相關(guān)，其在淮河以北地區(qū)的最佳種植密度為6.75萬株/hm2。